具有涂层化和织构化的销构件的紧固件制造技术

用于紧固件的销构件包括细长的杆体，所述杆体具有第一端，与所述第一端相对的第二端，具有外表面的圆柱形杆体部，位于所述细长的杆体的所述第一端的头部和位于所述细长的杆体的所述第二端的螺纹部分，所述头部包括位于所述头部下表面的支撑面。所述头部的支撑面和所述圆柱形杆体部的所述外表面中的一个或者两个涂覆有涂层和/或被织构化。该涂层可以是钨、钼、铜或耐熔陶瓷。被织构化的表面包括大于0.5微米的表面粗糙度。

【技术实现步骤摘要】
具有涂层化和织构化的销构件的紧固件相关申请的交叉引用本申请与共同拥有的、未审决的美国临时专利申请No.62/051,602有关并要求该美国临时专利申请的权益，该美国临时专利申请于2014年9月17日提交，名称为“具有涂层化和织构化的销构件的紧固件(FASTENERWITHCOATEDANDTEXTUREDPINMEMBERS)”，其全部内容在此通过引用整体并入本文。
本专利技术涉及紧固件，更具体地说，是涉及具有涂层化和/或织构化的销构件的紧固件。
技术介绍
连续纤维增强复合材料在主要的和次要的飞机组件中被广泛使用以适用主要关注质量轻、更高的强度和耐蚀性的多种应用。复合材料典型地由在某些方向取向并环绕在支持性聚合物基质中的细碳纤维构成。因为多层复合材料以多种角度被布置，并取决于主要的负载的方向，所合成的结构通常是高度各向异性和异质的堆积层状结构。复合结构的重要部分被构造成近净成形，但复合结构得钻孔以便有利于使用机械紧固件连接组件。与在铝或钢上钻紧固孔相比，在复合材料上钻紧固孔不具有均匀性，因为个别碳纤维在不规则的角度断裂并在紧固件和孔之间构成了微孔。随着剪切工具磨低，表面碎屑增加，毛边纤维或树脂和分层的量增加。包含这些缺陷的复合材料微结构被称作“加工引起的微织构”。除了它们的加工挑战，与金属结构相比，飞机中的复合结构更易受雷击损害。诸如铝的金属材料导电性很好，并且能够消散雷击引起的电流。碳纤维在抗电流的流动方面比铝高100倍。类似地，环氧树脂常被用作连接碳纤维的基质，它的电阻比铝的电阻高100万倍。飞机的复合结构断面通常表现得类似于各向异性导电体。因此，由于碳纤维和环氧树脂本身的高电阻，多层的构造以及该结构的各向异性的本质，复合结构的雷电保护更加复杂。据估算，每年每架服役的商用飞机平均被雷击至少一次。飞机在雷雨或者雷雨周围飞行经常会遭受直击雷以及旁侧闪击，这可能在飞机上产生电晕和流光。在这种情况下，闪电放电通常在飞机上产生，并从飞机向外延伸。当发生放电时，附着点从飞机的头部移动并进入不同的平衡飞机蒙皮的嵌板。放电通常穿过飞机的尾翼而离开飞机结构。保护飞机燃料系统免于因闪电而导致燃料蒸汽点燃甚至是更加至关重要的。因为商用飞机含有相对大量的燃料，也包含非常敏感的电子设施，为了确保运行，所以要求它们符合特定的一组与雷击保护有关的规定。众所周知的是，紧固件通常是用于将闪电流从飞机蒙皮导通到诸如翼梁或翼肋等的支撑结构的主要路径，并且紧固件主体和上述结构的部件之间的不良电接触能够导致有害的紧固件电弧或电火花。为了避免在紧固件/复合结构界面上发生潜在的点火，一些飞机使用与紧固孔紧密接触的紧固件。已经知道的是，裸露的金属紧固件和复合结构上的孔之间的紧密接触是电流消散的最佳条件。一种实现紧固件-复合材料孔之间紧密性的方式是使用有套筒的紧固件。这种方式包含首先将紧密配合的套筒插入到孔中。然后将过盈配合的销牵拉入套筒中。这使套筒膨胀以使它与复合结构中的孔壁接触。虽然套筒实质上减少了紧固件和复合结构之间的间隙，但是它不能消除由于钻孔引起的横跨复合材料内孔表面的织构的存在所产生的小间隙。这种加工所引起的织构也使得额外的密封剂和绝缘材料陷入其中，从而抑制了套筒和孔之间的紧密接触。随着切割工具磨损，这种情况变得更糟，从而导致更多且更大的加工引起的缺陷。为了避免这种情况，所述电流必须通过垂直于紧固孔的碳纤维消散。如果紧固件没有与孔的内侧紧密接触，那么瞬时热能使间隙中的空气/金属蒸汽离子化，并产生以火花形式喷出的电弧等离子体。金属紧固件本身的高导电性与飞机构造中所使用的大量紧固件结合导致了闪电附着到紧固件的可能性增大。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题是提供一种具有能够保护飞机或其他结构免受其上雷击影响的紧固件。在一种实施方式中，一种销构件，包括细长的杆体，所述杆体具有第一端，与所述第一端相对的第二端，具有外表面的圆柱形杆体部，位于所述细长的杆体的所述第一端的头部和位于所述细长的杆体的所述第二端的螺纹部分，所述头部包括位于所述头部下表面的支撑面，其中，所述头部的所述支撑面涂覆有涂层。在一种实施方式中，所述涂层选自由钨、钼、钽、铌和耐熔陶瓷所组成的组。在另一种实施方式中，所述涂层选择由铜和银所组成的组。在一种实施方式中，所述头部的所述支撑面被织构化。在一种实施方式中，所述头部的所述织构化支撑面包括大于0.5微米的表面粗糙度。在一种实施方式中，所述圆柱形杆体部的所述外表面涂覆有所述涂层。在一种实施方式中，所述圆柱形杆体部的所述外表面被织构化。在一种实施方式中，所述圆柱形杆体部的所述织构化外表面包括大于0.5微米的表面粗糙度。在另一种实施方式中，一种销构件，包括细长的杆体，所述杆体具有第一端，与所述第一端相对的第二端，具有外表面的圆柱形杆体部，位于所述细长的杆体的所述第一端的头部和位于所述细长的杆体的所述第二端的螺纹部分，所述头部包括位于所述头部下表面的支撑面，其中，所述头部的所述支撑面被织构化。在一种实施方式中，所述头部的所述织构化支撑面包括大于0.5微米的表面粗糙度。在一种实施方式中，所述圆柱形杆体部涂覆有涂层。在一种实施方式中，所述涂层选自由钨、钼、钽、铌和耐熔陶瓷所组成的组。在另一种实施方式中，所述涂层选择由铜和银所组成的组。在一种实施方式中，所述圆柱形杆体部被织构化。在一种实施方式中，所述圆柱形杆体部的所述织构化外表面包括大于0.5微米的表面粗糙度。在一种实施方式中，一种销构件，包括细长的杆体，所述杆体具有第一端，与所述第一端相对的第二端，具有外表面的圆柱形杆体部，位于所述细长的杆体的所述第一端的头部和位于所述细长的杆体的所述第二端的螺纹部分，所述头部包括位于所述头部下表面的支撑面，其中，所述圆柱形杆体部的所述外表面涂覆有涂层。在一种实施方式中，所述涂层选自由钨、钼、钽、铌和耐熔陶瓷所组成的组。在另一种实施方式中，所述涂层选择由铜和银所组成的组。在一种实施方式中，所述圆柱形杆体部的所述外表面被织构化。在一种实施方式中，所述圆柱形杆体部的所述织构化外表面包括大于0.5微米的表面粗糙度。在另一种实施方式中，一种销构件，包括细长的杆体，所述杆体具有第一端，与所述第一端相对的第二端，具有外表面的圆柱形杆体部，位于所述细长的杆体的所述第一端的头部和位于所述细长的杆体的所述第二端的螺纹部分，所述头部包括位于所述头部下表面的支撑面，其中，所述圆柱形杆体部的所述外表面被织构化。在一种实施方式中，所述圆柱形杆体部的所述织构化外表面包括大于0.5微米的表面粗糙度。在一种实施方式中，一种紧固件包括具有表面的销构件，所述表面的特征在于适用于雷击保护。在一种实施方式中，所述紧固件包括锁定构件。在一种实施方式中，所述锁定构件是螺母。在另一种实施方式中，所述锁定构件是轴环。在一种实施方式中，所述销构件是螺栓。本专利技术的紧固件相对于现有技术的紧固件所具有的优点在于：所述销构件的某些部分(即，所述头部和所述圆柱形杆体部中的一个或两个)被涂层所涂覆和/或被织构化以提高与结构的电接触并且阻止了电弧所产生的残基或等离子体的形成。所述销构件的涂层化和/或织构化表面使其能将来自雷击的电力负载转移到复合结构，以减少损伤的可能性。在电弧放电事件仍然发生的情况下，涂层化和/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种销构件，包括：细长的杆体，所述杆体具有第一端，与所述第一端相对的第二端，具有外表面的圆柱形杆体部，位于所述细长的杆体的所述第一端的头部和位于所述细长的杆体的所述第二端的螺纹部分，所述头部包括位于所述头部的所述下表面的支撑面，其中，所述头部的所述支撑面涂覆有涂层。

【技术特征摘要】
2014.09.17 US 62/051,6021.一种销构件，包括：细长的杆体，所述杆体具有第一端，与所述第一端相对的第二端，具有外表面的圆柱形杆体部，位于所述细长的杆体的所述第一端的头部和位于所述细长的杆体的所述第二端的螺纹部分，所述头部包括位于所述头部的下表面的支撑面，其中，所述头部的所述支撑面被织构化并涂覆有涂层，以及其中，所述头部的所述支撑面包括大于0.5微米的表面粗糙度。2.根据权利要求1所述的销构件，其特征在于，所述涂层选自由钨、钼、钽、铌和耐熔陶瓷所组成的组。3.根据权利要求1所述的销构件，其特征在于，所述涂层选自由铜和银所组成的组。4.一种销构件，包括：细长的杆体，所述杆体具有第一端，与所述第一端相对的第二端，具有外表面的圆柱形杆体部，位于所述细长的杆体的所述第一端的头部和位于所述细长的杆体的所述第二端的螺纹部分，所述头部包括位于所述头部的下表面的支撑面，其中，所述头部的所述支撑面涂覆有涂层，其中，所述圆柱形杆体部的所述外表面被织构化，并且其中，所述圆柱形杆体部的所述织构化外表面包括大于0.5微米的表面粗糙度。5.根据权利要求4所述的销构件，其特征在于，所述涂层选自由钨、钼、钽、铌和耐熔陶瓷所组成的组。6.根据权利要求4所述的销构件，其特征在于，所述涂层选自由铜和银所组成的组。7.一种销构件，包括：细长的杆体，所述杆体具有第一端，与所述第一端相对的第二端，具有外表面的圆柱形杆体部，位于所述细长的杆体的所述第一端的头部和位于所述细长的杆体的所述第二端的螺纹部分，所述头部包括位于所述头部的下表面的支撑面，其中，所述头部的所述支撑面涂覆有涂层，其中，所述圆柱形杆体部的所述外表面被织构化并涂覆有涂层，并且其中，所述圆柱形杆体部的所述织构化外表面包括大于0.5微米的表面粗糙度。8.根据权利要求7所述的销构件，其特征在于，所述头部的所述支撑面被织构化。9.根据权利要求7所述的销构件，其特征在于，所述涂层选自由钨、钼、钽、铌和耐熔陶瓷所组成的组。10.根据权利要求7所述的销构件，其特征在于，所述涂层选自由铜和银所组成的组。11.一种销构件，包括：细长的杆体，所述杆体具有第一端，与所述第一端相对的第二端，具有外表面的圆柱形杆体部，位于所述细长的杆体的所述第一端的头部和位于所述细长的杆体的所述第二端的螺纹部分，所述头部包括位于所述头部的下表面的支撑面，其中，所述头部的所述支撑面被织构化并涂覆有涂层，其中，所述圆柱形杆体部的所述外表面涂覆有涂层，并且其中，所述头部的所述织构化支撑面包括大于0.5微米的表面粗糙度。12.根据权利要求11所述的销构件，其特征在于，所述圆柱形杆体部的所述外表面被织构化。13.根据权利要求11所述的销构件，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·卡马尔，L·海洛克，H·穆拉兹莫格鲁，A·利布舍尔，G·里扎，R·品海罗，
申请(专利权)人：美铝公司，
类型：发明
国别省市：美国;US